NO136375B - - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår generelt en ny utformning for et undervannsfundament omfattende en nedsenkbar betongkontruksjon innbefattende en trykksterk senkekasse eller caisson, nærmere bestemt en konstruksjon av den art som omfatter et antall tilstøten-de monolittisk sammenstøpte, opprettstående hullegemer eller cel-ler av betong. Undervannsfundamentet ifølge oppfinnelsen er spesielt utviklet med sikte på undersjøisk lagring av olje i forholdsvis grunne sjøområder, f.eks. med dybder opp til 1Q0 til 150 meter.

Når oppfinnelsen her benevnes som et "undervannsfundament", skal det forstås at fundamentet om ønsket, kan innbefatte tanker for lagring av olje. Fundamentet innbefatter videre deler som strekker seg til stilling over vannflaten og her vanligvis bærer en arbeidsplattform som kan utnyttes for ulike formål.

Det er i dag kjent en rekke utførelsesformer for konstruksjoner av ovennevnte type. Det er kjent utførelser utført i stål og i de senere år er utviklet konstruksjoner dels utført i stål, dels i betong, og det er også kjent utførelser utført i armert betong.

Et spesielt problem i forbindelse med stålkonstruksjoner er at kon-struksjonene i seg selv kan bli for lettvektige til å motstå bølge-påkjenningene, og de må således anordnes med særskilte ballast-legemer for ikke å få positiv oppdrift når tankene er fylt med olje. Helt-eller delvis neddykkede ståltankkonstruksjoner må derfor i mange tilfeller forsynes med særskilte ballastrom fylt med sand eller lignende, og må likevel anordnes med spesielle forankringer for å kunne binde tankkonstruksjonene til sjøbunnen. Korrosjons-faren utgjør også en vesentlig innvending mot tankkonstruksjoner av stål, ikke minst på grunn av faren for oljelekkasjer.

En vesentlig fordel ved konstruksjoner utført i armert betong ligger i at betongmaterialet gjør det enklere å gi konstruksjonen den forønskede tyngde, og videre unngår en korrosjonsproblemet.

Foreliggende oppfinnelse er nær beslektet med konstruksjoner av

den såkalte "Condeep-typen" som fremgår av norsk patentsøknad nr. 4471/72. Denne utførelse omfatter en nedre, i driftsstilling nedsenket seksjon som omfatter et antall monolittisk sammenstøpte hulsylindre, samt et antall oppstigende søyler som er fremkommet ved oppstigende, fortrinnsvis konisk avsmalnende forlengelse av noen av cellene i den nedre neddykkede seksjonen. En eller flere av søylene kan da sammen med underliggende celle i den nedre seksjonen danne en fortløpende rørformet kanal fra arbeidsplattformen ned til sjøbunnen og som kan utnyttes for nedføring av boreutstyr, rørledninger, osv.

Ved bygging av undervannsfundamenter bestemt for lagring av olje

og som fortrinnsvis skal innbefatte en overvannskonstruksjon, ut-gjør erfaringsmessig bølgepåkjenningene et vesentlig problem.

Både direkte og indirekte medfører nemlig bølgepåkjenningene en stor fare for at konstruksjonen kan beskadiges med fare for oljelekkasje, noe som på grunn av de forholdsvis store oljemengder det her kan dreie seg om, kan medføre utstrakte forurensinger, ødeleggelse av fiske, strandområder, osv.

Ved en nedsenket fundament- eller plattformkonstruksjon av "Condeep-typen" anvendes eksempelvis to eller tre oppstigende bæresøyler, hvilke i det minste i overflatenivået er gitt en redusert diameter, hvorved bølgepåkjenningene på konstruksjonen blir relativt små.

Siktepunktet for foreliggende oppfinnelse har primært vært å komme frem til en ny konstruksjon for et undervannsfundament som kan tjene som understøttelse for en arbeidsplattform, og som på den ene side kan oppvise stor evne til å motstå sjø- og bølgepåkjenninger av forskjellig art, men på den annen side kan oppvise gode bølge-dempningsegenskaper. Gode bølgedempningsegenskaper er i og for seg ønskelig på grunn av fordelene ved skipsanløp.

Videre siktemål for oppfinnelsen er å skaffe en konstruksjon som i

stor grad imøtekommer de rent sikkerhetsmessige hensyn, særlig

like overfor risikoen for skader som følge av oljelekkasjer.

Et ytterligere siktemål er å komme frem til en konstruksjon som sam-tidig er fordelaktig ut fra et teknisk økonomisk synspunkt.

Undervannsfundamentet ifølge oppfinnelsen er av den typen som omfatter en nedsenkbar betongkonstruksjon med rom for oppbevaring

av ballast, olje og/eller vann, og som omfatter et antall tilstøten-de, sammenstøpte, opprettstående, prismatiske eller sylindriske hullegemer av betong, bestemt til å hvile på sjøbunnen i neddykket stilling, samt et antall over disse hullegemer anordnede oppoverrettede bæresøyler bestemt til å strekke seg opp over sjøoverflaten, samt en på toppen av bæresøylene anordnet arbeidsplattform, og fundamentet ifølge oppfinnelsen karakteriseres ved at den enkelte bæresøyle utgjør en oppoverrettet forlengelse av hullegeme-veggsoner som foreligger mellom en gruppe av tilstøtende underliggende hullegemer.

Hovedsylindrene avpasses fortrinnsvis med slik høyde at toppveggen

kommer i god avstand under sjøoverflaten og under største dypgående for tankskip osv. Bæresøylene anordnet på toppen av hovedsylindrene tjener primært tre formål, nemlig for det første å bære plattformen i overvannsstilling, for det andre å utgjøre bølgedempningsorganer, og for det tredje å tjene som atkomstmulighet til hovedsylindrene, samt fundamentets bunnparti.

Ved en foretrukket utførelsesform for oppfinnelsen er bæresøylene hule og har en veggflate som tilsvarer formen av de tilstøtende underliggende hullegemer, og fortrinnsvis utgjør en sammenstøpt fortsettelse av hullegemets tilstøtende veggflater. Er således de neddykkede hullegemene gitt formen av sirkulære sylindre, vil bæresøylenes veggflater utgjøres av tre eller fire sirkulærsylindriske flater og tverrsnittet vil være asteroidelignende. En slik form på bæresøylene vil gi god bølgedempningseffekt og dessuten beskytte fundamentet ved kollisjoner, f.eks. fra skip. Er de neddykkede hullegemene alternativt gitt formen av regulære åttekanter, så kan bæresøylene få kvadratisk eller tilnærmet kvadratisk tverrsnittsform.

Bæresøylene utføres som nevnt fortrinnsvis hule, og herved fremskaf-fes det fordelaktige trekk at man får en sammenhengende stigesjakt fra bæresøylenes topp ved arbeidsplattformen ned til sjøbunnen. Disse sjakter kan utnyttes for plassering av ledninger, m.v.

De neddykkede hullegemene av betong, som heretter for enkelhets skyld skal benevnes som hovedsylindrene, kan benyttes for å øke stabiliteten av konstruksjonen ved innfylling av masse så som sand, eller for lagring av væsker, så som vann og/eller olje. Et spesielt trekk ved en foretrukket utførelsesform for oppfinnelsen er at hovedsylindrene i bunnen er særskilt anordnet for å kunne føres ned i og i inngrep med sjøbunnen, ved å anordne hovedsylindrenes bunn i avstand over sylindrenes bunnkant slik at kantene stikker fritt i retning nedover. I hulrommene under hovedsylindrenes bunn kan det sørges for opprettholdelse av et undertrykk ved hjelp av rørsyste-mer som fører til vakuumanlegg plassert på arbeidsplattformen, og et spesielt trekk ved oppfinnelsen går ut på at det videre kan føres ned rør i sjøbunnen under fundamentet, slik at det også kan tilveie-bringes et undertrykk i massen under fundamentet. Et slikt undertrykk vil i realiteten øke vekten av hele fundamentet, fundamentet vil suge seg til sjøbunnen. Dette skal beskrives i detalj senere.

Hovedsylindrene avpasses fortrinnsvis med slik høyde at toppveggen kommer i god avstand under sjøoverflaten og under største dypgående for tankskip,osv. Bæresøylene anordnet på toppen av hovedsylindrene tjener primært tre formål, nemlig for det første å bære plattformen i overvannsstilling, for det andre å utgjøre bølgedempningsorganer, og for det tredje å tjene som atkomstmulighet til hovedsylindrene, samt fundamentets bunnparti.

Undervannsfundamentet ifølge oppfinnelsen innbefatter også andre viktige trekk som vil komme frem i det følgende, hvor oppfinnelsen skal beskrives under henvisning til noen skjematiske tegninger som illustrerer noen utførelsesformer for oppfinnelsen, og hvor: Fig. 1 viser et skjematisk tverrsnitt gjennom en fundamentkonstruk-sjon ifølge oppfinnelsen, tatt langs planet II-II på fig. 2.

Fig. 2 viser et grunnriss.av konstruksjonen vist på fig. 1.

Fig. 3 viser et grunnriss av en foretrukket utførelsesform for oppfinnelsen, og fig. 4 og 5 er detaljriss som i en forstørret målestokk viser henholdsvis et grunnriss og et sideriss av konstruksjonen vist på fig. 3. Fig. 6 viser likeledes et grunnriss av en ytterligere utførelses- form for oppfinnelsen. Fig. 7 er et delriss i vertikalsnitt i detalj og viser bunnpartiet i konstruksjonen og som illustrerer hvorledes fundamentet kan bindes til underlaget.

På figurene 1 og 2 betegner tallene 2,2 osv. et antall såkalte hovedsylindre, hvilke er montert side ved side i vinkelrett stil-lingsforhold og således at fundamentet får rektangulært eller kvadratisk omriss sett i grunnriss slik som vist på fig. 2.

Hovedsylindrene er sammenstøpt langs tilstøtende berøringskanter langs et passende bredt område. Hovedsylindrene kan i høyderetningene oppdeles i tre avdelinger, nemlig et øvre tankrom 4, et ballastrom 6, samt et nedre åpent fundamentrom 8 som dannes ved at ballast-rommets bunn 9 som vist er trukket opp fra sylindrenes sidevegger 10 ved bunnen, hvorved det er dannet et antall "sugekopper" langs konstruksjonens bunnside.

Fra hovedsylindrenes oversider er anordnet bæresøyler 12,12, osv.,

og et vesentlig trekk ved oppfinnelsen ligger i at bæresøylene er oppbygget på hovedsylindrenes vegger i områdene mellom sylindrenes omriss og slik at bæresøylenes vegger eller ytre deler utgjør en geometrisk fortsettelse av de underliggende sylindrenes veggform. Ved den viste utfØrelsesform for oppfinnelsen vil bæresøylenes sidevegger således være satt sammen av fire sirkelbuer. I praksis kan det imidlertid bl.a. av fremstillingstekniske grunner være hensiktsmessig å modifisere tverrsnittsformen av hovedsylindrene slik at disse utgjør f.eks. åttekanter eller modifiserte åttekanter slik som vist på detaljrisset, fig. 6, hvor bæresøylene således får . tilnærmet kvadratisk tverrsnitt. Samtlige veggseksjoner såvel i hovedsylindrene som bæresøylene kan da gis samme bredde, hvorved en bl.a. oppnår den fordel at en kan arbeide med en fast modul ved byggingen, noe som i høy grad forenkler forskalings- og produksjons-utstyret.

Anordning av bæresøylene mellom tilstøtende hovedsylindre innebærer flere vesentlige fordeler, nemlig for det første at hovedsylindrenes sidevegger direkte utnyttes som bærende deler for bæresøylene og forsåvidt kun utgjør en begrenset fortsettelse av hoved-sylinderkonstruksjonen. Videre skaffes et fortløpende rom iform av en sjakt som strekker seg fra bæresøylenes topp ved plattformen ned til bunnen av fundamentet, hvilken sjakt kan utnyttes for an-bringelse av rørledningene m.v. til de forskjellige tanker og rom i hovedsylindrene. Videre kan disse sjakter utnyttes for anbringel-se av spesielt rørutstyr som kan bidra til å øke/minske det effek-tive trykk mellom fundamentet og underlaget, dvs. sjøbunnen, ved å tilveiebringe et undertrykk/overtrykk under hovedsylindrene. Dette trekk ved oppfinnelsen skal beskrives nærmere senere.

Det er ikke hensiktsmessig å utforme fundamentkonstruksjonen med bæresøyler mellom alle tilstøtende hovedsylindre. Ved den viste utførelsesformen er det anordnet bæresøyler ved de viste steder, dvs. slik at halvparten av mellomrommene er anordnet med bæresøyler. Selv med bare fjerdeparten vil man kunne oppnå direkte atkomst til alle hovedsylindre. I mellomrommene hvor det ikke er anordnet bæresøyler, anordnes fundamentet med med åpninger forsynte betonggulv som hensiktsmessig støpes i flukt med hovedsylindrenes topp, slik at disse mellomrom fylles med sjøvann. Det samme vil normalt gjelde for sjaktene gjennom bæresøylene, idet disse er likeledes normalt åpne i bunnen og er likeledes tilstrekkelig ventilert på toppen ved plattformen 20. Alternativt kan imidlertid også disse rom avlukkes permanent eller med ventiler for å kunne utnyttes eksempelvis for lagring av olje og/eller for benyttelse som atkomst-kanal til tilstøtende hullegemer.

Utførelsesformen vist på fig. 3 er i grunnriss sekskantet, men andre omrissformer kan tenkes, eksempelvis trekantet, slik at alle vinkler mellom kryssende senterlinjer mellom hovedsylindrene vil utgjøre 60°.

Figurene'4 og 5 utgjør henholdsvis et grunnriss <p>g et sideriss sett i snitt langs planet V-V på fig. 4, idet figurene viser typiske trekk av fundamentet vist i grunnriss på fig. 3. Tallene 30,30 viser til hovedsylindrenes vegger, 32 hovedsylindrenes tak, mens 12 betegner bæresøylene hvis vegger 34, 36, 38 som vist utgjør geome-triske fortsettelser av de underliggende deler av hver av til-støtende hovedsylindre. En konstruksjonsmessig fordel er her selvsagt at belastningene fra søylene (og dermed plattformen og utstyret på denne) vil overføres direkte ned i hovedsylindrenes vegger, noe som bl.a. innebærer at hovedsylindrenes takkonstruksjon i det vesentligste kun behøver å kunne motstå forskjellen mellom det indre og det ytre trykk. Hovedsylindrenes tak kan f.eks. utføres av for-spent betong og anordnes hensiktsmessig med dragere 43 på under-siden.

På bæresøylene kan det anordnes spesielle bølgedempningsorganer i form av utstikkende skiver 40 som hensiktsmessig bæres på fortrinnsvis hev- og senkbare glideføringer 45, samt ikke viste fast-låsingsorganer slik at skivene kan høydeinnstilles i ønsket nivå, vanligvis i sjøflatens plan. Tallet 44 viser til de i bæresøylenes gjennomgående sjakt 46 anordnede rørledninger m.v,, som fører fra tilhørende utstyr på plattformen (ikke vist) ned til de forskjellige tankrom i hovedsylindrene og til utstyr ved fundamentets bunn og under denne. Når et fundament ifølge oppfinnelsen er transportert til det på forhånd utpekte plasseringssted og er blitt nedsenket og forankret, fylles normalt sjaktene mellom hovedsylindrene og opp gjennom bæresylindrene med sjøvann og likeledes fylles det forønskede antall av tankrommene i hovedsylindrene med sjøvann med sikte på i størst mulig grad å redusere fundamentets oppdrift. De foreliggende sjakter mellom hovedsylindrene hvor det ikke er anordnet overliggende bæresøyler kan eventuelt ha åpen bunn slik at sjaktene automatisk fylles med sjøvann under nedsenkingen. Fig. 6 viser en modifisert geometrisk utforming av et fundament ifølge oppfinnelsen, hvor hovedsylindrene" er utført som regulære åttekanter, slik at sonene mellom hovedsylindrene, samt bæresøylene antar formen av kvadrater. En spesiell utforming er at samtlige veggdeler i hovedsylindre og bæresøyler kan konstrueres like og derved bygges etter en fast modul. Fig. 7 er et delriss som viser et vertikalsnitt av en typisk del av bunnpartiet av et fundament ifølge oppfinnelsen når dette er nedsenket ,montert og forankret til sjøbunnen. Som vist er de nedover-rettede, frittstående deler av hovedsylinderveggen 50,50 ført et stykke ned i sjøbunnen, her betegnet med tallet 52, dels ved hjelp av fundamentets tyngde, dels ved at sjøbunnen er fjernet i forønsket grad (det forutsettes her at sjøbunnen ikke består av fjell). Utenfor de ved omkretsen av fundamentet beliggende hovedsylindre

er det fortrinnsvis plassert en beskyttelsesvoll 54, eksempelvis ved neddumping av sten og grus. Hovedsylindrenes frittstående veggdeler 50,50 avgrenser nedad åpne rom 56 som som tidligere nevnt utgjør "sugekopper" rettet mot underlaget, og disse rom kan ved hjelp av rørorganer 58 forbundet med vakuumpumpeanlegg på plattformen settes under et undertrykk. Videre er det fortrinnsvis via sjaktene 46 ført ned i grunnen 60 spesielle avsugningsrør 62, som eventuelt er ført ned i grunnen via borehull, eller alternativt kan disse rør utgjøre en borestreng.

I nederenden er anordnet åpninger slik at også fundamentets under-grunn kan settes under et undertrykk med den virkning at hele fundamentet vil trykkes mot sjøbunnen. Uttrykt med andre ord, en har herved gjort hele fundamentet tyngre.

En videre fordel ved "sugekoppene" 56, samt avsugningsorganene 58 og 62 ligger i at disse kan benyttes for å frigjøre fundamentet fra sjøbunnen når det skal heves opp og bringes til flytende tilstand, eksempelvis for å transporteres til et annet plasseringssted. Suge-kopprommene 56, samt sjøbunnen settes da under overtrykk ved hjelp av trykkluft eller trykkvann.

Fundamentets dimensjoner avpasses til angjeldende sjødybde, samt den forønskede lagringskapasitet for olje. Av hensyn til sikker-heten, samt bølgedempningsvirkningen er det å foretrekke at av-standen fra sjøoverflaten til hovedsylindrenes toppflate utgjør minst ca. 15-20 meter. Bæresylindrenes høyde må selvsagt avpasses efter de lokale forhold. Det samme gjelder'bæresøylenes antall i forhold til hovedsylindrenes antall. Normalt vil det være hensiktsmessig å anordne bæresøyler i ca. annet hvert mellomrom mellom til-støtende hovedsylindre. For ytterligere å redusere oljelekkasje kan det videre være hensiktsmessig å anvende de av hovedsylindrene som står ytterst ved fundamentets hjørner kun som ballastrom, eksempelvis ved at disse fylles med sand.

Claims (2)

1. Undervannsfundament, omfattende en nedsenkbar betongkonstruksjon med rom for oppbevaring av ballast, olje og/eller vann, omfattende et antall tilstøtende, sammenstøpte, opprettstående, prismatiske eller sylindriske hullegemer av betong, bestemt til å hvile på sjøbunnen i neddykket stilling, samt et antall over disse hullegemer anordnede oppoverrettede bæresøyler bestemt til å strekke seg opp over sjøoverflaten, samt en på toppen av bæresøylene anordnet arbeidsplattform, karakterisert ved at den enkelte bæresøyle (12) utgjør en oppoverrettet forlengelse av hullegeme-veggsoner som foreligger mellom en gruppe av til-støtende underliggende hullegemer.

2. Undervannsfundament som angitt i krav 1, karakterisert ved at hullegemene i tverrsnitt har form av sammenstøpte regulære åttekanter og med parvis sammenfallende sideflater hvorved bæresøylene gis kvadratisk tverrsnittsform.